Ti1023主桨毂中央件的微动疲劳及其防护

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1、总第167期2011年第2期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．167No．22011文章编号：1673—1220(2011)02-025-05Til023主桨毂中央件的微动疲劳及其防护艾剑波1，郭俊贤1，覃海鹰1，喻溅鉴1，崔翰明2，杨华高2(1．中国直升机设计研究所，江西景德镇33300152．海军驻景德镇地区航空军事代表室，江西景德镇333002)摘要微动疲劳普遍存在于航空结构中，是研究的热点之一。结合某型机Til023主桨毂中央件抗微动疲劳的工程实践，介绍了微动疲劳机理、影响因素和防护技术，为缺口敏感型Til023材料在其他动部件推广应用提供有益借鉴。关键

2、词Til023；桨毂；微动疲劳；表面技术中图分类号：V215．5+6文献标识码：AFrettingFatigueofTil023MainRotorHubCentralPartandProtectionAIJianb01，GUOJunxianl，QINHaiyin91，YUJianjianl，CUIHanmin92，YANGHuaga02(1．ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen333001，China；．2．MilitaryRepresentativeOfficeofNavyinJingdezhen，Jingdez

3、hen333002，China)AbstractFrettingfatiguethatexistsinthestructureofaeronauticsisubiquitous，andhasbeenafocusoftheindustry．Basedontheanti—frettingfatigueexperienceofTii023mainrotorhubcentralpart，thispaperintroducedthemechanism、influencingfactorandanti—frettingfatiguetechniqueofTil023，whichwouldgivetheb

4、eneficialreferencetoother印plication．KeywordsTil023；mainrotorhub；frettingfatigue；surfacetechniques0引言微动指的是两个接触表面发生微米级的相对运动，一般可分为微动疲劳、微动磨损和微动腐蚀三种模式。由于微动疲劳过程中通常同时伴有疲劳、磨损和腐蚀，是一个非常复杂的过程，因此，针对微动疲劳的防护就相当重要。通常，为提高对微动疲劳十分敏感的Til023材料的微动疲劳抗力，采取以下两种措施：一是改进结构设计，使微动疲劳在设计阶段就得到减轻或避免；二是采用各种表面技术来提高Til023材料的微动疲劳抗力。本文

5、简单介绍微动疲劳损伤机理，结合某型机Til023主桨毂中央件设计与疲劳试验考核过程，分析影响Til023材料的微动疲劳影响因素，提出相应的防护措施，并通过了疲劳试验验证，为Til023材料在动部件上推广应用提供了依据和宝贵经验。收稿日期：2011-03-18作者简介：艾剑波(1972一)，男，江西进贤人，硕士，高级工程师，某型号旋翼副总师，主要从事旋翼设计和动力学分析，以及相关的预先研究工作。·26·直升机技术总第167期1微动疲劳损伤机理在微动损伤的初期，表面可能会存在由于微动所造成的划痕，但由于划痕的方向与微动方向平行，而微动疲劳裂纹的断裂方向与微动方向垂直，因此，表面划伤不会导致破坏性

6、的裂纹产生。同时，在微动损伤的初期，因为在脱层阶段的早期，磨损材料少，所形成的磨蚀坑尺寸不大，这样裂纹的扩展动力很小，不足于向内扩张，因而损伤区表面也没有较长的微裂纹。然而伴随着脱层阶段的延续，脱层材料不断增多并氧化，磨蚀坑的尺寸也在增大，磨蚀坑底部受硬质氧化磨屑的反复研磨，会变得低洼不平，并产生较大的塑性变形，由此产生较大的应力集中，这样就导致疲劳裂纹在磨蚀坑底部萌生。由上面分析可知，产生扩展性微裂纹的过程为：微动早期表面疲劳一形成滑移带一微裂纹形成并脱层一形成疏松区一应力集中严重一裂纹萌生⋯。扩展性裂纹形成后的进一步扩展可分为两个阶段：第一阶段，在微裂纹和外载荷共同作用下扩展；第二阶段，

7、当微裂纹扩展达到一定深度后，表面微动力对裂纹的进一步扩展已起不到作用，此后裂纹的继续扩展仅受外载荷的作用，属于疲劳裂纹扩展阶段。2主桨毂中央件微动疲劳特点主桨毂中央件是球柔性桨毂的核心部件，除了要承受着主桨叶和液压阻尼器传递过来的所有的力和力矩外，还需要为主桨弹性轴承和液压阻尼器提供安装接口，结构非常复杂，受力情况特别复杂。同时，减重和强度两方面对主桨毂中央件构件尺寸的需求还相互矛盾。因此，设计时需要进行权衡